第222章 腳踏打穀,脫粒神機2

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    憑著腦海裏那兩幅圖的啟發,再結合自己對後世打穀機的一些模糊記憶,以及對《天工開物》中其他相關機械原理的理解。
    開始一筆一劃地,將這台全新的“腳踏式滾筒打穀脫粒機”的草圖,給仔仔細細地勾勒了出來。
    這台機器,在他最初的構想中,主體應該是一個用堅固木料打造的、半封閉的箱型結構。
    箱子的上方,要有一個傾斜的、帶有一定弧度的喂料口,方便將成捆的穀稈順暢地喂入。
    箱子的內部,則是這台機器的核心部件——一個可以高速旋轉的、直徑和長度都經過精心計算的、表麵布滿了交錯排列的硬木齒釘或鐵釘的巨大滾筒。
    這個滾筒,必須用最堅硬、也最不容易變形的木料製作,兩端用特製的鐵軸固定,並安裝在能夠承受高速旋轉和巨大衝擊力的軸承之上。
    而驅動這個滾筒高速旋轉的動力來源,則是位於箱體下方的一套腳踏機構。
    這套機構,他打算借鑒踏碓和紡車的設計,采用曲柄連杆和大小齒輪的組合,力求能將人踩踏的力量,最有效地、也最平穩地傳遞到滾筒之上。
    當穀稈從喂料口送入,與高速旋轉的滾筒接觸時。
    那些堅硬而又密集的齒釘,就會像無數隻鋒利的小爪子,迅速而又凶猛地,將穀穗上的穀粒給“撕扯”下來,“梳理”下來,或者“抽打”下來。
    脫落下來的穀粒和一部分被打碎的穀殼、斷稈,則會通過箱子底部一個帶有格柵的斜麵出料口,落入事先準備好的籮筐或者布袋之中。
    那些較輕的穀殼和塵土,則可以利用滾筒高速旋轉產生的氣流,從箱體側後方預留的排風口排出。
    而那些被打幹淨了的穀稈,則會因為滾筒的離心力和後續穀稈的推擠,從箱體的另一端一個專門的排草口被甩出來。
    整個過程,理論上隻需要一個人有節奏地踩動踏板,另一個人負責均勻地喂入穀稈和及時更換承接穀物的籮筐。
    其效率,比起那純靠人力的連枷摔打,簡直不可同日而語。
    而且,因為是在一個相對封閉的箱體內進行脫粒,也能大大減少穀物的拋灑和浪費,更能減輕那嗆人的塵土飛揚。
    “爹,您這這又是琢磨出啥好寶貝了?瞅著比那耬車還複雜些呢。”
    鐵牛、石頭和柱子,看到自家老爹又像著了魔似的,趴在桌案上寫寫畫畫,嘴裏頭還念念有詞,都忍不住好奇地湊了過來。
    當他們看清楚草紙上那些帶著齒輪、連杆、滾筒、還有腳踏板的、奇奇怪怪的組合圖形時,一個個都看得是眼花繚亂,不明覺厲。
    “這叫‘腳踏打穀機’,要是能把它給做成了,往後咱們這打穀的活兒,可就能省下老鼻子力氣,也能快上好幾倍了。到時候,別說咱們自家這幾百擔糧食,就是全村的糧食,怕是也用不了多少工夫就能拾掇利索了。”張大山抬起頭,看著兒子們,臉上充滿了自信和一絲不易察覺的興奮。
    “腳踏的?還能打穀?”幾個小子都聽得是嘖嘖稱奇,眼神裏也再次冒出了那種對未知事物的好奇和對自家老爹那神乎其神本事的深深崇拜。
    他們已經不止一次地見證過,自家老爹這些看似“異想天開”的念頭,最終都變成了實實在在的、能改變他們生活的“神奇寶貝”。
    “爹,那咱們還等啥?趕緊動手做啊!”柱子這個“技術迷”,早就按捺不住了,他瞅著圖上那些需要精確加工的木質構件和傳動裝置,手又開始癢癢了,恨不得立刻就拿起斧鑿鋸刨,大幹一場。
    “不急,不急。”張大山擺了擺手,雖然他也心急如焚,恨不得立刻就把這“神機”給造出來,解了眼下的燃眉之急。
    但他也知道,這種相對精密的機械,可不像做犁耙那麽簡單,更不像壘個灶台那麽隨意。
    “這玩意兒,裏頭的門道可不少。尤其是那個旋轉的打穀滾筒和腳踏的傳動機構,尺寸、平衡、還有各個部件之間的配合,都得拿捏得準準的,分毫都差不得。不然,非但打不了穀,還容易出岔子,甚至傷到人。”
    “咱們得先把這圖紙再仔細琢磨琢磨,把每一個零件的尺寸都精確地計算出來,再把合適的材料都備齊了,最好是先用些廢舊木料,試著做出幾個關鍵部件的模型,看看能不能嚴絲合縫地配合起來,然後再正式動手。”
    於是,接下來的幾天裏。
    張大山再次帶領著他的“核心技術團隊”——大兒子鐵牛,負責所有金屬鍛造和關鍵承重結構的把控);二兒子石頭,負責出謀劃策、優化設計和後勤保障);三兒子小山,負責精確計算、繪製更規範的圖紙和文字記錄;以及那個對木工有著驚人天賦的小兒子柱子,負責所有木質構件的精細加工和組裝。
    一頭紮進了對這台劃時代的“腳踏打穀脫粒神機”的緊張研發和試製之中。
    這一次,他們麵臨的難度,明顯比之前製作曲轅犁和神農耬車要大得多。
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    那高速旋轉的打穀滾筒,不僅要保證足夠的強度和硬度,還得做得盡可能地輕便和平衡,否則一旦轉起來,那巨大的震動和離心力,就能把整個機器給拆散了。
    張大山嚐試了多種木料,最後選定了一種質地堅硬、紋理細密、且不易開裂的硬雜木,作為滾筒的主體材料。
    他又讓鐵牛用最好的鐵料,鍛造出兩根粗壯堅固的中心轉軸,並想辦法將其牢固地嵌入滾筒的兩端。
    至於滾筒表麵的那些“齒釘”,他們最初嚐試用削尖的竹釘,但發現強度不夠,很容易在高速旋轉和撞擊中斷裂。
    後來,還是石頭想出了個主意,建議用那種生長在山裏、質地異常堅硬、俗稱“鐵核桃”的樹木的木心,削成一寸來長、筷子粗細的木釘,再用火烤使其進一步硬化,然後密密麻麻地、交錯排列地嵌入滾筒表麵。
    這樣一來,既保證了足夠的硬度和耐磨性,又不至於像鐵釘那樣容易損傷穀粒。
    那套腳踏的傳動機構,更是讓他們父子幾人絞盡了腦汁。
    如何將人踩踏的往複運動,高效地轉化為滾筒的圓周旋轉運動?
    如何設計出合適的齒輪比,才能既省力,又能保證滾筒達到足夠的脫粒轉速?
    那些用來固定滾筒和傳動軸的軸承,又該如何製作,才能既靈活耐用,又能承受巨大的衝擊力?
    這些問題,每一個都像是一座難以逾越的大山,橫亙在他們麵前。
    好在,張大山有《天工開物》這部“百科全書”作為後盾,雖然書上沒有直接畫出完整的打穀機圖樣,但其中關於各種機械傳動、軸承設計、以及材料加工的原理和技巧,卻如同一盞盞明燈,不斷地為他指引著方向。
    他大膽地借鑒了水車上那種用硬木製作的、浸了桐油的“自潤滑軸承”的原理,並對其進行了改良,增加了可調節的間隙,以適應高速旋轉的需求。
    他又從紡車和織布機那種利用輪軸和皮帶用堅韌的牛皮代替)進行變速傳動的結構中獲得了啟發,設計出了一套雖然簡陋、卻也還算有效的增速機構。
    小山則發揮了他那秀才的學問,幫著父親一遍遍地計算齒輪的齒數、輪軸的直徑,力求達到最佳的傳動比和力效比。
    柱子更是將他那手日益精湛的木工技藝發揮到了極致,那些需要精確加工的齒輪、輪軸、連杆、以及各種形狀不規則的框架構件,都在他那雙靈巧的手中,如同被賦予了生命一般,嚴絲合縫地拚接組裝起來。
    父子幾人,就在這叮叮當當的敲打聲、吱呀作響的拉鋸聲、以及時不時傳出的激烈爭論和茅塞頓開的歡呼聲中。
    不眠不休,廢寢忘食,克服了一個又一個的技術難題。
    將一塊塊普通的木頭,一截截冰冷的鐵料。
    一點點地,變成了一個凝聚了他們無數心血和智慧的、充滿了勃勃生機的“打穀神器”。
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